Способ определения смещений массива горных пород Советский патент 1986 года по МПК E21C39/00 G01C15/04 E21B49/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использйвано для определения деформаций массива пород в зоне их сдвгаения.

Цель изобретения - повышение ности определения смещений массива пород путем определения пространственного положения реперов.

На фиг. 1 изображена фаза окончания сооружения буровой скважины} на фиг. 2 - фаза окончания застрелки репера на фиг, 3,- застреливающее устройство, часть разреза по ствольной камере с ма рнитным репером-пулей на фиг. 4 - фаза окончания закрепления стенок скважины (обсадки) после застреливания репера, на фиг. 5 и 7 - фаза измерений координат магнитного репера первоначальная и по истечении времени соответственно; на фиг. 6 и 8 - распределение магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом ,в массиве пород при первоначальном измерении и по истечении времени соответственно , на фиг. 9 - график зависимости величины магнитного поля от расстояния до магнитных реперов с различным магнитным моментом.

Пример. Определение смещений массива пород предлагаемым способом осуществляют следующим образом.

На исследуемом участке бурят сква ткину 1 (фиг. 1) буровым станком типа УБЗШ-2 или типа ЭИФ 650. Диаметр скважины 150 мм.

В скважине 1 на определенных заранее глубинах с помощью застреливающего устройства 2 размещают .реперы 3 (фиг. 2). Репер 3 представляет собой постоянный магнит 4, снабженный демпферной оболочкой и размещаемый в корпусе 6 обтекаемой формы (фиг. 3).

Застреливающее устройство 2 вклю- чает ствольную кайеру 7, соединенную каналом 8 с пороховой камерой 9 (фиг. 3). Воспламенение пороха 10 осуществляют с помощью электрической спирали 11, соединенной электрически кабелем 12 с источником напряжения, находя1цимся на поверхности (не показано) . . .

После размещения в скважине 1 репера 3 (одного или нескольких) в случае, необходимости (в рыхлых,- склонных к обрушению породах) производят закрепление стенок скважины 1 путем установки обсадной колонны 13 (фиг. 4).

Перед определением пространственного положения магнитных реперов 3 (и соответственно координат смещения пород) включают в работу гироскоп 14- (фиг. 3), жестко закрепленный с датчиками 15 трехкомпонентного магнитометра (например типа ТСМК-30), ре-s ристрирующая станция 16 которого находится на поверхности. Путем переме- щения датчиков 13 .по скважине 1 определяют (фиг. 6) горизонтальную проекцию PJ репера 3 на ось-2 скважины 1. Точку измерения определяют по нуль- переходу кривой Е, (фиг. 6), при этом вертикальную координату Z, определяют традиционным методом-, -например мерной лентой.

Горизонтальные координаты репера 3 (не показаны) определяют по макси- мальвой величине вектора Т,, - вектора напряженности аномального магнитного поля и по форме кривой 11, т.е. по горизонтальной составляющей вектора

TM (фиг. 6).

., После проведения первого цикла измерений фиксируют расстояние Z. от поверхности до репера 3 и его горизонтальные координаты Х. Затем через HeKoTopoie время проводят второй цикл измерений, фиксируя новое положение репера 3, т.е. Z, Yj, Х Сфиг. 7 и 8). Разность показаний координат дает величину вертикального смещения пород, т.е.

JS

Д Z

22 - Z,

Аналогично определяют смещения по горизонтали, т.е. л-У.и лХ (не показаны) .

Выявление оптимальной величины намагниченности постоянного магнита, который используется в качестве репера, проведено аппаратурой ТСМК-30.

При этом подбирали магниты с раз- личным магнитным моментом от 1,6 до. 6,2 кА/м (фиг, 9) и, изменяя расстояние между постоянным магнитом и приемными датчиками магнитомера ТСЖ-30, определяли наиболее оптимальный рабо- чий диапазон (по чувствительности) магнитометра ТСМК-30. При этом установлено, что рабочий диапазон прибора ТСМК-30 по чувствительности ограничен пределом 4-20 см для постоян- ного магнита с моментом 3,1 кА/м . (фиг. 9). Уменьшение магнитного момента примерно в 2 раза вызывает расширение диапазона измерений до 3 см.

однако снижает точность определения координат репера при расстоянии последнего от обсадки на 15-20 см. Общепринятая величина заглубления репера в массив 10-12 см.

Увеличение магнитного момента в 2 раза вызывает расширение диапазона измррений до 25 см, однако снижает

114

минимальный предел до 6 см и, кроме того, большой магнитный момент создает дополнительные трудности при размагничивании обсадных труб, т.е. наиболее подходящим постоянным магнитом в .качестве репера является магнит цилиндрической формы с моментом 3,t кА/м.

фиг.З

фиг.г

фиг4

(риг. 5

фиг.В

фиг. 7

I Ю

X

г 4

вею гг /« w la го гг г«- 26 А г

Рабочая зона илме гемии

-ы

Редактор Н.Киштулинец

Фиг 9

Составитель Г.Алексеева

Техред О.Сопко Корректор-В,Синицкая

Заказ 3791/34

Тираж 470Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4