Способ определения зон нарушенности в массиве горных пород Советский патент 1984 года по МПК E21C39/00 E21F5/00 

Риг.1

00 Oi

Ci

,//

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам определения зон нарушенности в массиве горных пород, например впереди очистного или подготовительного забоя, и может быть использовано для обнаружения опасности внезапных выбросов и других газодинамических явлений.

Известен способ обнаружения зон, опасных -по внезапным выброса, .приуроченных, в основном к зонам нарушенности, основанный на бурении шпуров для скважин впереди забоя, а затем - поинтервальном измерении начальной скорости газовыделения и выхода штыба 1.

Недостатками способа являются опасность провоцирования выброса в процессе бурения контрольных шпуров; высокая трудоемкость работ и необходимость остановки основного технологического цикла; недостаточная эффективность способа, вследствие низкой точности приборов, применяемых для замеров скорости газовыделения.

Известен также метод прогноза выбросоопасности по сейсмоакустической активности горных пород, заключающийся в оценке интенсивности трещинообразования 2.

Недостатком способа является слабая корреляционная связь между сейсмоакустической активностью пласта и его выбросоопасностью, что снижает достоверность прогноза.

Известен способ определения нарушенности в массиве горных пород, включаюпхий излучение в массив горных пород из забоя радиоволн и прием отраженного сигнала, по величине которого судят о зоне нарушенности в массиве 3.

Недостатками этого способа являются: ограниченная область применения способа, требующего существования больших различий электрических свойств неоднородности и окружающего массива, или явно выраж.енной границы раздела; невысокая достоверность из-за сильной зависимости электрических характеристикой tgS от влажности, вещественного состава, давления и других свойств, мало меняющихся при переходе от ненарушенных зон пласта к зонам тектонически нарушенным. По этим причинам даннь й способ не может быть применен для обнаружения выбросоопасных зон.

Цель изобретения - повышение надежности определения зон нарушенности в массиве горных пород.

Поставленная цель достигается тем, что согласнно способу определения зон нарушенности в массиве горных пород, включающему излучение в массив горных пород из забоя радиоволн и прием отраженного сигнала, по величине которого судят о зоне нарушенности в массиве, в массив дополнительно излучают упругие волны, а о зонах нарушенности в массиве горных пород судят по изменению сопротивления излучения радиоволн, вызываемому прохождением в массиве упругих волн, при этом излучение радиволн производят в диапазоне 50- 150 МГц, а по значениям частоты радиоволн на которых зарегистрированы экстремальные значения сопротивления излучения, определяют расстояния до зоны нарушенности, кратные 1/4 длины радиоволн в массиве.

На фиг. 1 показана принципиальная схе0 ма зондирования массива; на фиг. 2 - диаграмма напряжений на антенне для массива с ненарушенной структурой; на фиг. 3 то же, для массива с нарушенной структурой.

Пример. Генератор упругих колебаний 1 используется для возбуждения упругих волн, в качестве которого может быть применен, например проходческий комбайн или буровой станок, сообщающий массиву коле0 бания в диапазоне О-300 Гц. Рабочий диапазон составляют упругие колебания в полосе частот 300-800 Гц, так как волны с частотой О-300 Гц не обеспечивают превышение скорости разрыва двойных электрических слоев скорости релаксации зарядов, а колебания с частотой 800-3000 Гц гаснут на малом расстоянии.

Генератор 2 используется для возбуждения радиоволн фиксированной частоты, пеQ рестраиваемой в полосе частот 50-150 МГц. На генераторе 2 установлена широкополосная антенна 3, служащая как для излучения, так и, одновременно, для приема отраженных радиоволн.

Зондирование массива впереди забоя

5 начинается с возбуждения в массиве 4 упругих волн 5, которые проходят в массив на глубину до 25 м и способы смещать часть тектоноструктурных элементов относительно друг друга с разрывом двойных электрических слоев.

В интервалах времени от разрыва до релаксации двойных электрических слоев 6 в массиве образуются зоны с повышенной, концентрацией свободных зарядов, причем эти зоны характеризуются скачкообразным

5 ростом и падением электропроводности во времени.

В зоне ненарушенного угля интенсивность скачкообразного изменения электропроводности при прохождении упругих волн носит слабо выраженный характер и незна0 чительно меняется с плавной перестройкой частоты генератора в диапазоне частот 50-150 МГц, что появляется в слабом отражении радиоволн 7, и в не существенном изменении сопротивления излучении антенны в виде сигнала, выделяемого амплитудным детектором 8 (Ут ) и наблюдаемого на фиксирующем устройстве 9, например на усилителе низкой частоты с телефоном.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗОН НАРУШЕННОСТИ В А1АССИВАХ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий излучение в массив горных пород из забоя радиоволн и при ем отраженного сигнала, по величине которого судят о зоне нарушенности в массиве отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в массив дополнительно излучают упругие волны, а о зонах нарушенности, в массиве горных пород судят по изменению сопротивления излучения радиоволн, вызываемому прохождением в массиве упругих волн, при этом излучение радиоволн производят в диапазоне 50 - 150 МГц, а по значениям частоты радиоволн, на которых зарегистрированы экстремальные значения сопротивления излучения, .- ю определяют расстояния до зоны нарушенно сти, кратные 1/4 длины радиоволн в массиве. (Л