Способ определения напряженного состояния массива горных пород Советский патент 1984 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения напряжен ного состояния массива горных пород с помощью акустической эмиссии.

Известен способ определения напряженного состояния массива горных пород, основанный на регистрации импульсов акустической эмиссии и определении их интенсивности 1.

Однако даннь1Й способ не может быть использован в тех случаях, когда естественная акустическая эмиссия развита слабо или вообще не наблюдается.

Известен также способ определения напряженного состояния массива горных пород, основанный на регистрации импульсов акустической эмиссии, возникающих на исследуемом участке массива в процессе бурения скоажины, и определении их интенсивности, по которой судят о состоянии массива {2J.

Указанный способ характеризуется низкой точностью измерений, обусловленной тем, что одновременно с импульсами акустической эмиссии регистрируют импульсы, возникающие в результате взаимодействия бурового инструмента с массивом.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу онрсделения напряженного состояния массива горных пород, основанному на регистрации импульсов акустической эмиссии, возникающих на исследуемом участке массива в процессе бурения скважины , и определении их интенсивности, по которой судят о состоянии .массива, импульсы акустической эмиссии одновременно регистрируют в двух топках массива, расположенных от забоя скважины на расстоянии f, и на расстоянии друг от друга (.,, где fjj - диаметр забоя скважины, уравнивают импульсы по амплитуде с учетом коэффициента затухания породы и расстояния между точками и совпавщие по амплитуде и фазе импульсы исключают при определении интенсивности.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем.

На исследуемом участке массива горных пород бурят скважину и, осуществляют прием сигналов в двух пунктах, расположенных на расстоянии от забоя скважины (пункта приложения внешнего воздействия) fp , которое выбирают таким, чтобы обеспечить малость размеров участка внещнего воздействия по сравнению с расстоянием Сд- На практике соблюдают условие , (l)j где С( -- максимальный размер участка внешнего воздействия.

Пункты приема располагают па расстояний друг от друга ч-г , которое выбирают

таким, чтобы оно обеспечивало уверенное разделение принимаемых сигналов. На практике соблюдают условие

f,.,lfo- (2)

Вследствие того, что зона влияния внещт него воздействия намного больше, чем протяженность участка приложения внешнего воздействия и координаты точек излучения сигналов акустической эмиссии не совпадают с координатами пункта приложения внешнего воздействия, можно при приеме сигналов в двух пунктах обеспечить одновременность регистрации, а также равенство амплитуды сигналов внешнего воздействия, и неодновременность регистрации информативных сигналов акустической эмиссии.

Одновременности регистрации сигналов, излученных в пункте внещнего воздействия, достигают путем принудительной задержки сигналов, поступающих от более близко расположенного к пункту внещнего воздействия пункта приема.

При этом время задержки должно быть равно.

W , (3)

Ij время задержки;

5 где

C,(.г, расстояние от пункта приложения внешнего воздействия до пунктов приема;

С - скорость распространения упругих волн.

lilf

В случае j. li, 1, 0.

Равенства амплитуды сигналов, излученных в пункте внешнего воздействия, достигают путем регулирования амплитуды сигналов, поступающих из одного из нунк тов приема с учетом коэффициента затухания породы и расстояния между точками.

На чертеже показано устройство, с помощью которого осуществляется гтредлагаемый способ.

Устройство содержит приемник 1, соединенный с измерителем 2, дополнительный приемник 3, расположенный на расстоянии меньшем или равном расстоянию от первого приемника до пункта приложения внеш 1его воздействия и соединенный с измерителем 2 через регулятор амплитуды 4, линию задержки 5 и инвертор 6.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с приемника 1 поступают на вход измерителя 2.

Сигналы с Дополнительного приемника 3 поступают на вход регулятора амплитуды 4, который настраивают на минималь.ное показание измерителя. Этим достигается равенство по амплитуде сигналов, излученных в пункте внешнего воздействия и принятых приемниками 1 и 3. С выхода регулятора амплитуды 4 сигналы поступают на вход линии задержки 5, время задержки которой определяется по формуле (3). Линия задержки обеспечивает одновременность поступления на вход измерителя 2 сигналов, излученных в пункте внеп1него воздействия и принятых приемниками 1 и 3. С выхода линии задержки 5 сигналы, принятые приемником Л, поступают через инвертор 6 на вход нзмерителя 2 и суммируются с сигналами, принятыми приемником 1. Поскольку сигналы, излученные в пункте внешнего воздействия и принятые приемниками I и 3, равны по амплитуде и поступают на вход измерителя 2 одновременно, но противоположны по фазе, то они взаимоисключают друг друга. В то же время сигналы акустической эмиссии, излученные вне пункта внешнего воздействия, поступающие на вход измерителя 2, регистрируются им.

По зарегистрированным импульсам акустической эмиссии определяют нормированную интенсивность акустической эмиссии N N

.гдеNH-нормированная интенсивность акустической эмиссии;

NO- интенсивность акустической эмиссии у стенки выработки;

N - интенс11вность акустической эмиссии на расстоянии

X от стенки выработки.

По изменению величины N можно судить о напряженном состоянии массива гор ных пород и положении максимума зоны опорного давления.

Преимущества данного способа заключаются в том, что благодаря повышению надежности и достоверности оценки напряженного состояния участков массива горных пород, можно более надежно и достоверно определить вероятность возникновения динамических проявлений горного давления (горных -ударов, внезапных выбросов угля, породы и газа), оценить результат мероприятий, направленных на снижение горного давления, более правильно определить ,. режимы работы крепи и добычных механизмов, что имеет важное значение для обеспечения безопасного ведения торных работ 5 и предупреждения травматизма горных рабочих.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД, основанный на регистрации импульсов акустической эмиссии, возникающих на исследуемом участке массива в процессе бурения скважт ны, и определении их интенсивности, по которой судят 6 состоянии массива, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, импульсы акустической эмиссии одновременно регистрируют в двух точках массива, расположенных от забоя скважины на расстоянии ( и на расстоянии друг от друга Cj.j 0.1 fo где (.g - диаметр забоя скважины, уравнивают импульсы по амплитуде- с учетом коэффициента затухания породы и расстояния между точками и совпавшие по амплитуде и фа.1е импульсы исключают при определении интенсив§ ности. СО ел 4: