Патент ссср 825947

 

О П И С А Н И Е («i 825947

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено20. 12.78 (21) 2698702/22-03 (5! ) M. Кл. з с присоединением заявки М (23) Приоритет

Е 21 С 39/00

Ввудврств ииий кв@итет

СССР ао делан изеврвтвиий и еткрытий

Опубликовано 30.04.81. Бюллетень J4 16

Дата опубликования описания 30.04.81 (53) УДК 622.35 (088. 8) (72) Авторы А. В. Докукин, А. И. Берон, Е. С. Ватолин и A. Б. Черняков изобретения (54) СПОСОБ OBEHKH НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ

МАССИВА

Изобретение относится к способу оценas напряженного состояния массива, предназначенному для определения напичия и местопопожения аномальных напряжений .в массиве горных пород на больших базах измерения без бурения исследовательских скважин.

Известны способы оценки напряжений, которые. основаны на свойстве горных пород изменять под действием повышенных

10 напряжений такие параметры, как скорость упругих волн и электрическое сопротюпение f1) .

Известен также способ оценки напряженного состояния массива, включающий установку сейсмоприемников на точках профиля горной выработки, возбуждение сигнала и регистрацию кинематических и динамических параметров сейсмических колебаний ) 2).

Недостатком указанного способа яв ляется невысокая надежность и достоверность способа, так как изменение кинематических и динамических параметпов упругих волн не позволяет однозначно определить, связано ли их изменение с напряженным состоянием или с анизотропией горных пород, кроме того, измер ния можно производить только параллеп но обнажению массива горных пород.

Е1ель изобретения — повышение надежности и достоверности оценки напряженного состояния, Поставленная цель достигается тем, что в указанных точках профиля устанавливают штыревые электроды и одновремен но с сейсмическими регистрируют сейсмоэлектрические колебания, а затем определяют время опережения сейсмоэлект рических колебаний относительно сейсмических и по нему оценивают напряженное состояние массива.

На чертеже представлен график, отражающий качественную картину распространения сейсмических и сейсмоэлектрических сигналов.

На графике обозначены сейсмический .импульс 1, сейсмоэлектрический импульс

5947 4 рируется, а вне ее отсутствует. Упругий импульс, распространяясь по оси х в положительном направлении, достигает; точки В, расстояние от которой до точки наблюдения Р равно 0 . В этот момент сейсмоэлектрические колебания регистрируются в точке Р, а через время. — где à — база прослеживаP ю ! о ния, a V — скорость распространения упругих волн, в точку P приходит сейсмическая волна.

Поскольку размер определяется законом убывания амплитуды сейсмоэлект рического сигнала„ на основании уравнений Максвелла при граничном условии t3 (v 4)jr -ы =0 и начальном условии

И (и! !. ) = 0= ((!с, где U (,1) — пространсттэен!!а-временное распределение сейсмо"(э .,электрического сигнала, а(. — эффектив-l эо зна ге!!це амплитуды сигнала в точке

«1 i i3c ajar!еклове !!ггг!, Получгяют соо тнош е

;!це

М

2, точка O начала отсчета, положение

В импульса в конечный момент, база прослеживания P- ON-ВР,, порог чувст вительности аппаратуры с .

Способ осуществляется следующим образом.

Нв обнажении массива устраивают продольный (или непродольный) профиль, на котором размещают приемники сейсмических колебаний (например .электродина— мические), и в "-тих же точках устацавлц=. ввются штыревые электроды (положительные), в качестве второго электрода может быть использован один общий заземлитель, удаленный HB достаточное расстояние от исследовательского профиля.

Сигналы с сейсмоприемников ц электродов подаются в измерцтельно-регистрцрующий тракт, на!!рг!л>ер на магнцтограф., с которого в даль|!ейц ем сейсыоэлег тргг--" ческая мат нцтограмма иерепис.-.!ва!этся в видимую форг у. O вцзуалцзирова!гной c.".—.й= смоэлектрогрвммы считывается время прихода обоих типов колебаний и опред ляется время р 3, опережения сейсмоэлект рического cvT liana относительно сейсл!цческого.

Лг!я доказательства связи втэеде! чс.гo параметра с Ilalrряженным состоянцем рассмотрим процессы, происходягпие в горной породе при прохождении упругого импульса. Как известно, в горных nopo— дах происходят явления электризации под действием упругих волн. Возникающее вследствие электризации электромагнитное поле, распространяясь со скоростью, в 10- 10 раз превышающей скорость

Ф звука, должно было бы практически мгновенно быть зарегистрированным измери- тельной системой (при базе измерений, не превышающей 300- 400 м и разре= швющей способности аппаратурь! Ire выше

0,1 м/с, что характерно для совремецной сейсмоакустггческой аппаратуры). Однако зв счет того, что измерительная аппаратура имеет не бесконечно высокую чувствительность„начиная с некоторого уровня сигнала, при котором H (t <6) < М, где K — нижний порог чувствительности, полезный сигнал, ослабленный средой, не выделяется на фоне случайных помех.

Поэтому на расстоянии !э таком, что

Ц(Г „ ) 4 М, где0(! g- текущая амплитуда сейсмоэлектрического сигнала, полезный сигнал не фиксируется.

Таким образом, можно говорить о существовании зоны прослеживания полезного сигнала, внутри которой он регистс !е- й! — !,!а! нитная IpoIIIIUBBMocTb породы, l г/м, кажущееся электрическое сопротив.!. !!це породы, Ом* м; :руговая частота процесса, с

С -- скорость распространения электроглаг!!итных волн в породе, м/с.

Форглула изобретения

Способ опенки напряженного состояния масспва, включающий установку сейсмоТаким образом очевидно, что с уменьшенцегл р уменьшается база прослеживания за счет более быстрого затухания

40 сейсмоэлектрического сигнала, а это, в свою очередь, уменьшает величину с гг!тываелгу!о с сейсмоэлектрограммы, что и служит критерием изменения напряженного состояния массива.

Технические преимущества . предлагаемого способа,по сравнению с известными заключа!отся в том, что он позволяет при тех же трудозатратах, оперативности. и достаточной простоте реализаиии вести измерения под любым углом к плоско

50 сти обнажения и получать более надежиьге результаты.

Составитель Е. Борисова

Тех д алощ Ко екто Н. Бабине

Редакто И. Михеева

Заказ 2 366/32 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раутпская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r У ж гоOр од, ул. Проектная, 4

5 825947 6 приемников на точках профиля горной вы- нему оценивают напряженное состояние работки, возбуждение сигнала и регистра- массива. цию кинематических и динамических параметров сейсмических колебаний, о т л и- Источники информации, ч а ю шийся тем, что, с целью по- принятые во внимание при экспертизе щ цдения надежности H достоверности 1. Tlp W