Способ оценки параметров зоны опорного давления и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК E21C39/00 

расстояния до максимума опорного дап- лення. По nonosentno интервалов с высоким уровнем Ij при неизменном уровне F пыделяют положение пород повышенной прочности. По отношению мак- с 1мального и минимального уровней I судят о концентрации напряжений в зо- нп максимума опорного давления. Устройство для осуществления способа содержит датчик 1 электромлг чтной или

1

Изобретение относится к области горного дело .

Целью изобретения является повышение достоверности оценки параметров зоны опорного давления за счет учета иоложения пород с понышепной прочноСтью.

На фиг.1 показаны графики ряспределения интенсипн1,1сти эмиссии, с помощью которых проподят опенку параметров зоны опорного давления. На фиг.1 приняты следующие обозначения, I - интенсипност) нызванной эмиссии F - отношение интенси пгостей естественной эмиссии, ичмеш ннмх при днух ра зличных порогах амплитудной дискри- мин ации,- 1 - расстояние от устья

скважины до точки ичмерения эмиссии а - иптериал пород с иысокой прочностью в разрезе скв 1жи1п.; х - ширина защитной зоны; х - расстояние от устья скважины ло максимума опорного давления; 1 - уровень интенсивности вызванноГ «миссии в защитной зоне; 1 - vpoBOHb интенсивности

в. лл 1Л « ;

вызванной ЗМ11СС1П1 п максимуме опорного давления, If,|,.,p- дополнительный зкстремум.

На фиг.2 прсдс авлена функциональная схема устройства для осчтдествле- ния предлагаемот о способа.

Устройство содержит датчик 1 злек- тромагнитной luni акустической эмиссии и измеритель 2, включающий последовательно соелинеииые избирательный усилитель 3 и ricpBiiit канал измерения, включающий пмгтлитудный селектор 4 с peгyлиpye ъp срабатывания, формнрсжл r-vii - лмительности ИМПУЛЬакустической эмиссии и измеритель. Он содоржит избирательшш усилитель 3, таймер 8, цифровой индикатор 9, триг гер. 14 и два каналя измерения. .Каждый из них содержит амплитудный селектор ч, 10 с ретулируегп. порого срабатывания, формирователь 5, 11 длительности импульсов, элемент И 6, 12 и счетчик 7, 13 импульсоп. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

СОВ, злемент И 6 первого канала, счетчик 7 импульсов, таймер 8 и цифровой индикатор 9. Второй канал измерителя, подключенный к выходу усилителя 3, содержит последовательно соединенные амплитудный селектор 10 с регулируемым порогом срабатывания, формирователь 11 длительности импул}.сон, элемент И 12 второго канала, счетчик 13

импульсов. Измеритель 2 снабжен также управляюпщм триггером 1Д, в.ход которого соединен с выходом счетчика им- пу;1ьсов второго канала, а выход - с вторыми входами элементов И.

Способ ос пцествляют следующим образом.

Перед бурением скважины датчик 1 - миссии устанавливают на расстоянии 1-1,5 м от точки бурения. Включают измеритель 2 эмиссии и устанавливают порог срабатывания А, первого канала таким образом,, чтобы он составлял А, - 10 А , где Art)- уровень злектро- магнитных помех в выработке. В процессе бурения измеряют интенсивность вызванной эмиссии Ig как число превышений амплитудой импульсов эмиссии порога срабатывания А, за каждые 10 см подвигания забоя скважины.

По окончании бурения с помощью досылочных штанг устанавливают датчик 1 эмиссии на забое скважины. На измерителе устанавливают режим отношения, при котором рег истрация проводится

параллельно по первому каналу с порогом А, 10 А и по второму каналу с порогом Aj 2 А, поскольку сивность эмиссии в процессе бурения DinypoB значительно превышает интенсинность естестпен1 ой эмиссии. Включают измеритель 2 и после остановки счета берут но цифровому индикатору отношение F интенсирностей ит-шульсон естественной эмиссии, поступа п1лих из массива нород к датчику 1. Перемеща датчик вдоль скважины с шагом 10 см повторяют операцию по измерению отношения Интенсивностей.

По данным шахтных наблюдеН1ш строят график распределения интенсивнос- тей вызванной эмиссии Ig и график отношения Интенсивностей естественно эмиссии F в зависимости от расстояния 1. Ширину защитной зоны х определяют как интервал от устья скважин до точки графика 1, в которой уровень интенсивности вызванной эмиссии более чем в 2

8 А1ИИ

раза превышает уровень , характерный для пород с остаточной прочностью. Выделяют совпадающий на графиках 1 и F экстремум считают его приуроченным к максимуму нагрузок в зоне опорного давления и принимают расстояние от устья скважины до максимума опорного данления, равным Х|. Лополнительные экстремумы Ig ,|, 1 1 рафике Ig, сопровождающиеся низким уровнем F, считают приуроченными к интервалам пород с повышенной прочностью, ширину которых а определяют по уровню 1 0,5 1 кстр Уровень концентрации напряжений в максимуме опорного давления определяют как функцию отношения значений

IB. МО.с СНЯТЫХ с графика интенсивности вызванной эмиссии

Чем выше I,

/I,

тем

В L l-t иичи,ЖнГ а

В.Макс8 (иин

выше концентрация напряжений.

Устройство для оценки параметров зоны опорного давления работает следующим образом.

Датчик 1 эмиссии (фиг.2) преобразует наведенные в нем электромагнитные или акустические сигналы в электрические импульсы, которые подаются на измеритель 2 эмиссии, где усиливается узкополосным избирательным усилителем 3. Применение такого усилителя позволяет уменьшить уровень промышленных помех и собственные шум усилителя.

В режиме 1 (режим отсчета по времени) регистрации вызванной эмиссий сигнал от усилителя 3 поступает на вход первого канала - на амплитудный

селектпг i с регул1фуемым порогом

1.129253

срабатывания А

Импульсы, превысив

20

шио порог срабатывания А , поступают на формирователь 5 длительности им- р. пульсов и через первый вход элемента И 6 на счетчик 7, имеющий выход на цифропой индикатор 9. Интервал времени рег истрации эмиссии определяется задающим генератором таймера 8, выход 10 которого подключен к первому входу элемента И 12 второго канала. При заполнении емкости naf-шти счетчика 13 второго канала по,следовательностью импульсов выходной импульс устанавли- 15 вает.,триггер 1А в такое состояние, при котором на его выходе появляется ЛОГ.О, KOTOpbtfi подается на вторые входы элементов И 6 и 12. При этом счет № пульсов по обо1гм счетчикам 7 и 13 прекращается. Информативный параметр - отсчет числа импульсов по первому каналу за определенный интервал времени - снимается с цифрового индикатора 9,

25 В режиме II (режим отношения ин- тенсивностей счета) регистрации естественной эмиссии сигнал от усилителя 3 поступает одновременно на входы первого и второго KafiajioB измерения - 30 на амплитудные селекторы 4 и 10 с регулируемыми порогами срабатывания. Импульсы, превысившие пороги срабатывания А., и А,., (пр1гчем ), поступают на формирователи 5 и 11 длитель- .г ности импульсов. Выход формирователя длительности импульсов второго канала подключен через элемент И 12 к счетчику 13 импульсов. При заполнении емкости памяти счетчика 7 выходной импульс устанавливает триггер 1Д в такое состояние, при котором на его выходе появляется ЛОГ.О, который подается на вторые входы элементов И 6 и 12. При этом прекращается счет импульсов по обоим счетчикам 7 и 13. Информативный параметр - отсчет отношения счета первого и второго каналов - снимается с цифрового индикатора 9.

Способ и устройство для его осуществления позволяют комплексно определять параметры зоны опорного напря- ния: ширину защитной зоны пород с ос- таточной прочностью в краевой части g массива, расстояние до максимума опорных нагрузок, уровень концентрации напряжений в максимуме опорного давления. Такйя оценка параметров зоны опорного давления позроляет повы0

5

0

снть достоверность и оперативность прогноза динамических явлений и обеспечить безопасное ведение горных р а- бот.

Формула изобретения

1. Способ оценки параметров зоны опорного давления, включающий измерение в процессе бурения скважины интенсивности вызванной акустической или электромагнитной эмиссии вдоль скважины, определение интервала с минимальным уровнем вызванной эмиссии вблизи устья скважины, по которому судят о ширине защитной зоны, и определение положения экстремумов вызванной эмиссии, отличающийся тем, что, с целью повьппения достоверW

15

2. Устройство для оценки параметров зоны опорного давления, содержащее датчик электромагнитной или акустической эмиссии и измеритель, включающий последовательно соединенные избирательный усилитель и первый ка- наЛ измерения, включающий амплитудный селектор с регулируемым порогом срабатывания, формирователь длительности импульсов, счетчик импульсов, таймер и цифровой индикатор, отличающееся тем, что измеритель снабжен управляющим триггером и вторым каналом измерения, подключенным к выности оценки параметров зоны опорно- 20 ходу усилителя и содержащим последо

го давления, по окончании бурения дополнительно измеряют интен;;т вность естественной эмиссии при двух различных порогах амплитудной дискриминации, определяют распределение отноше- 1ГИЯ измеренных интенсивностей вдоль скважины и выделяют положение экстре мумов отношения интенсивностей, при этом по положению максимума отношения, совпадающего с максимумом распределения вызванной эмиссии, определяют расстояние до максимума опорного давления, по положению интервд- лов с высоким уровнем интенсивности вызванной эмиссии при неизменном уро- вн отношения вьщеляют положение пород повышенной прочности, а по соот

ношеншо максимального и минимального уровней интенсивности вызванной эмиссии судят о концентрации напряжений в зоне максимума опорного давления.

2. Устройство для оценки параметров зоны опорного давления, содержащее датчик электромагнитной или акустической эмиссии и измеритель, включающий последовательно соединенные избирательный усилитель и первый ка- наЛ измерения, включающий амплитудный селектор с регулируемым порогом срабатывания, формирователь длительности импульсов, счетчик импульсов, таймер и цифровой индикатор, отличающееся тем, что измеритель снабжен управляющим триггером и вторым каналом измерения, подключенным к выходу усилителя и содержащим последо25

35

вательно соединенные амплитудный селектор с регулируемым порогом срабатывания, установленным ниже порога срабатывания селектора первого канала, формирователь длительности им

.пульсов, элемент И второго канала и счетчик импульсов, а первый канал устройства также снабжен элементом И, при этом первые входы обоих элементов И подключены к выходам формировате лей длительности импульсов соответствующих каналов, выходы элементов И- к счетчикам импульсов, а вторые входы, элементов И подключены к вьиоду управляющего триггера, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов второго канала.

В. макс

e.s/c-cmp

/

/ У

vT

.мин Xi

Редактор Т.Юрчикова

Составитель Г.Лыков Техред Л.Сердюкова

2491Тираж 391Подписное

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

U

Фиг.1

Корректор В.Бутяга

Изобретение относится к области горного дела и позволяет с высокой лостоперностью оценивать параметры зоны опорного давления за счет учета положения пород с пoвьгшe rнoй прочностью. В процессе бурения скважины измеряют интенсивность Ig вызванной акустической или электромагнитной эмиссии вдоль скважины. Определяют интервал с минимальным уровнем 1 вблизи устья скважины. По нему судят о ширине защищенной зоны. По оконча-г НИИ бурения дополнительно измеряют инте1гсивность естественной эмиссии при двух различных порогах амплитудной дискриминации и определяют т отношения F. Затем определяют распределение F вдол Ь скважины и выделяют положение экстремумов F, По положению максимального F, совпадающего с максимумом распределения Ig, определяют i СЛ СлЭ ГО, со hO ел со f Г