Способ контроля состояния горных пород Советский патент 1986 года по МПК E21C39/00 

fl

Изобретение относится к горной промьшленности и может быть использовано для контроля устойчивости целиков и кровли горных выработок, в особенности устройствами с беспровод ной передачей показаний из точек контроля.

Цель изобретения - повьшение точности контроля состояния горных поро за счет совмещения зон контроля по параметрам перемещения и акустической эмиссии.

На фиг, 1 изображена схема установки в шпуре перепров и датчиков акустической эмиссии; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу канала регистрация импульсов акустической эмиссии.

В шпуре Г, пробуренном в массиве

2горных пород, установлены репера

3и 4 и датчики 5 и 6 акустической эмиссии. Зона 7 контроля по параметрам акустической эмиссии ограничена поверхностью 8 гиперболоида вращения. Зона 7 контроля по параметрам акустической эмиссии снизу ограничена поверхностью 9 кровли или целика, где находится шпур 1. Зона контроля по перемещениям (не показана) находится в области мевдУ реперами 3 и 4. Один репер 3 устанавливается близко к устью, другой репер 4 - в глубине птура. Расстояние между реперами 3 и 4, являющееся глубиной зоны контроля, равно ft, расстояние между репером 4, расположенным между датчиками 5 и 6 акустической эмиссии, и датчиком 5 акустической эмиссии, расположенным между реперами 3 и 4, равно с) , а расстояние между датчиками 5 и 6 акустической эмиссии равно В .

г .

В .массиве 2 горных пород существуют трещины 10, находящиеся в зон 7 контроля по параметрам акустичес- кой эмиссии, и трещины 11, находящиеся вне зоны 7 контроля по параметрам акустической эмиссии. На временной диаграмме 12 показан импульс 13, регистрируемый датчиком 5 акустичес- кой эмиссии, расположенньм между реперами 3 и 4. На временной диаграмме 14 показан импульс 15, реги- стрируемый другим датчиком 6 акустической эмиссии, когда трещина II находится вне зоны 7 контроля по параметрам акустической эмиссии. На временной диаграмме 16 показан

5

5

31

0

5 0

0 5

942

импульс 17, зарегистрированный тем же датчиком 6 акустической эмиссии, когда трещина 10 находится в зоне 7 контроля по параметрам акустической эмиссии. На диаграмме 18 показ ан импульс 19 временной зоны запрета.

Способ контроля состояния горных выработок осуществляют следующим образом.

В шпур 1, пробуренный из горной выработки в массиве 2 горных пород, устанавливают датчик 6 акустической эмиссии. Исходными данными для определения глубины установки датчика 6 акустической эмиссии являются параметры требуемой зоны 7 контроля, такие как глубина h и максимальный размер L границы зоны контроля на плоскости, нормальной к оси шпура и проходящей через репер. Эти параметры определяются из технологических требований, так L определяется пр(5йетом кровли, а Ь мощностью возможного обрушения. Кроме того, предварительно йа образцах определяется скорость V упругих волн в породе, и должна быть известна длительность t временной зоны запрета, которая определяется быстродействием устройств (не показаны), осуществляющих обработку импульсов акустической эмиссии. При большом их быстродействии величина i имеет меньшее значение. При этом датчик б акустической эмиссии устанавливается в шпур на глубину, равную -fh-d, от устья скважины, где параметр Ь определяют из требуемой глубины зоны контроля, а параметры Е и 1 из предлагаемых соотношений на основании значений параметров h,L,t,V.

Затем на глубину h устанавливают репер 4, а на глубину Ь- J устанавливают датчик 5 акустической эмиссии. Репер 3 устанавливают вблизи устья шпура I. Датчик 5 акустической эмиссии соединяют с цепью запуска формирователя (не показаны) временной зоны запрета, так что начало импульса 19 временной зоны запрета совпадает с началом импульса 13, регистрируемого датчиком 5 акустической эмиссии, расположенного между реперами 3 и 4. При появлении в зоне 7 контроля массива 2 горных пород трещины 10 акустический сигнал регистрируют датчиками 5 и 6 акустической эмиссии, а изменение деформированного состояния горных пород регистрируют путем контроля взаимного перемещения реперов 3 и 4 один относительно другого. Если же трещина 11 появляется вне зоны 7 контроля акустические сигналы попадают во временную зону запрета и их не регистрируют, а изменения деформированного состояния пород незначительны и их также не регистрируют.

Интенсивный процесс трещинообра- зования в кровле, предшествующий ее обрушению, характеризует опасное состояние пород и его регистрируют как датчиками 5 и 6 акустической эмиссии, так и в результате смешения реперов 3 и 4. После измерения значений параметров акустической

,

213194.4

эмиссии (частота следования, энергия импульсов или др.) и значений параметров продольных перемещений реперов один отиосительно другого (величина перемещений, их скорость, ускорение или др.),- в многомерном пространстве параметров, разделенном на области состояния массива горных пород (например, области устойчи 0 вых, критических и опасных состояний) , определяют точку, соответствующую полученным значениям параметров в результате чего определяют область и состояиие массива горных.

15 пород, соответствующие значениям параметров. Такая идентификация возможна, так как зоны контроля по параметрам акустической эмиссии и по параметрам перемещений совпадают.

ff

13

n

19

и

Редактор Mi Бпанар

Составитель Г. Алексеева- ,

Техред М.Гергель Корректор Г, Решетник

Заказ 762/44 Тираж 470 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0U9.Z