Способ определения изменений напряженно-деформированного состояния горных пород

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сеюэ Советских

С щналистнческик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (22) Заявлено, 280491 (21) 3286466/18.-25 f51) М. Ктт.

{61) Дополнительное к авт. свид-ву— с присоединением заявки ¹G.0l ч .11/00

Государствеииый комитет

СССР оо делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 15028З.- Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 150233

153 УДК 550. 8З, (088. 8) 1 (1 заж Ордена Ленина институт физики Эемпи.им. О..Ю. ЙУидта (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЭМЕНЕНИЙ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО

СОСТОЯНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к области физики Эемли и может быть использовано для прогноза горных ударов, выбросов газа или угля, обвалов, извержений вулкана, землетрясений.

Известен способ определения напряжений в массиве осадочных горных по род, заключающийся в проведении измерительной скважины в породе, находящейся в упругом состоянии, замере деформаций ее стенок, определении по ним относительных напряжений и по пробуренной дополнительной скважине определение значений абсолютных напряжений (1).

Недостатком этого способа является необходимость бурения одной, двух или более скважин.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения изменений напряженно-деформированного состояния горных пород; заключающийся в измерении электрического сопротивления горных пород в месте контакта двух пород и исследовании его изме- 25 кения в зонах опорного давления (2).

Недостатком указанного способа является его невысокая чувствитель= ность к изменению напряженно -деформип яанного состояния горных пород. 30

Цель изобретения — повыщение чув ствительности определения изменений напряженно-деформированного состояния горных пород.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения из-. менений напряженно-деформированного состояния горных пород, эаключакицемуся в изменении электрического со-. противления горных пород в месте контакта двух пород, на площади исследуемого массива устанавливают питающие электроды по разные стороны от контакта, поляризуют область контакта за счет пропускания электрического тока, проводят постоянные измерения электромагнитных, сейсмических и ультразвуковых сигналов и по их совокупности судят об изменении напряженно-деформированного состояния горных пород.

Суть способа заключается в следующем." Путем проведения съемки электро.» сопротивлений по площади массива гор" ных пород определяют его области, друг от друга отличающиеся по величине проводимости более чем в 100- раэ, путем детальной съемки злектросопротивлений пород определяют место контакта. этих двух областей, затем ус996976

Формула изобретения

Составитель Е.ПоляковРедактор М. Бандура Техред Е. Харитончик Корректор M. 1«1ароши

Заказ 927/64 Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 11оскна, Х(-35, Раушская наб., д..4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 танавливают питающие электроды по разные стороны от контакта и пропускают электрический ток (переменный или постоянный) с целью поляризации контакта, одновременно на поляризованном контакте измеряют электромаг- 5 нитные сигналы механоэлектрической природы в диапазоне 15 кГц-3 мГц и выше и сейсмические колебания на двух, трактах — низкочастотном до 20 кГц и

:ультразнуковом от 20 кГц до 3 мГц, 1()

При приложении к контакту пород с раз-, личной величиной проводимости дополнительного давления на нем возникают высокочастотные электромагнитные импульсы механоэлектрической природы и ультразвуковые колебания, значитель. но большие по амплитуде,чем в электрически однородной породе, а на поляризованном контакте этот эффект увеличивается еще в сотни раз. Сейс«ические низкочастотные колебания при этом ие возникают либо они малы.

Поэтому при возникновении электромагнитных импульсов и ультразвуковых колебаний при отсутствии «.язкочастотных сейсмических колебаний при выпол- 25 нении условия

A с.л Ас.н («0 -10 ) судят об изменейии напряженно-деформированного состояния горных пород, где А н — амплитуда. колебаний на низкочастотном сейсмическом тракте;

Ас — амплитуда колебаний на ультразвуковом сейсмическомЗ ) тракте.

Таким образом; решается задача определайия изменений напряженно-деформированного состояния горных пород. 4Q

Пример осуществления способа.

Способ разработан н лаборатории на образцах, отобранных из природных объектов н области контакта нмещающих пород (известняк, мрамор, алюмосиликаты, гранит, лабрадорит) с рудными телами, содержащими минералы: галенит, .сфалерит, халькопирит, пирит, магнетит, арсенопирит, касситерит, пиролюзит, гематит, кварц. Электрическое сопртивление вмещающих пород всегда было выше сопротивления рудн:«х жил не менее чем на два порядка (н том числе и для самого плохого проводника электричества сфалерита). Контакт между рудными жила- . ми и вмещающей. породы поляризовался переменным и постоянным током. Образец сданливался под.прессом вплоть до разрушения. Перед разрушением в области контакта возникали электромагнитные и ультразвуковые импульсы, которые регистрировались аппаратурой.

Аналогичные импульсы не были зарегистрированы в этих же образцах без по ляризации контакта и в однородной горной породе с ее поляризацией.

Таким образом, предложенный способ позволяет определять слабые изменения напряженно .деформированного состояния массива горных пород и, следовательно, заблаговременно определять возникновение горных ударов (за счет повышенной чувствительности способа); сократить производственные затраты за счет не использования искусственных источников возбуждения сейсмического поля; повысить достоверность прогноза за счет использования нескольких геофизических полей (высокочастотного электромагнитного, ультразнукового и низкочастотного сейсмического).

Способ определения изменений напряженно-деформированного состояния горных пород, заключающийся н измерении электрического сопротивления горных пород н месте контакта двух пород, о т л и ч а «о шийся тем, что, с целью повышения чувствительности способа, на площади исследуемого массива устанавливают питающие электроды по разные стороны от контакта, поляризуют область контакта за счет пропускания электрического тока, проводят постоянные измерения электромагнитных, сейсмических и ультразнуковых сигналов и по их совокупности опреде,ляют изменение напряженно-деформированного состояния горных пород.

Источники информации, принятые но ннимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9700648, кл, F 21 С 39/00, 1974.

2. Петухов H.M. и др. Геофизические исследования горных ударов. М., Наука, 1975, с. 57 (прототип).