Устройство для определения трещиноватости горных пород Советский патент 1990 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для контроля т ре- щиноватости горных пород в массиве.

Цель изобретения - повышение том- ности определения.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - конструкция измерительного зонда и антенны; на фиг. 3 - схема расположения измерительного зонда в шпуре.

Устройство включает в себя генератор 1 высокой частоты, согласующий ; усилитель 2, колебательный контур 3, антенну 4, приемную катушку S, усили- тель 6 высокой частоты, блок 7 выпрямления и блок 8 регистрации. Генератор 1 высокой частоты, согласующий усилитель 2, колебательный контур 3 антенна 4, приемная катушка 5, усилитель 6 высокой частоты и блок 7 выпрямления размещены в измерительном зонде 9. Генератор 1, усилитель 2, контур 3 и |антенна Ц соединены последовательно, |а приемная катушка i индуктивно связана с колебательным контуром 3 и последовательно соединена с усилителем 6 высокой частоты, блоком 7 выпрямления и блоком 8 регистрации. Блок 8 регистрации содержит усилитель 10, регистратор 11 и блок 12 питания.

Измерительный зонд 9 (фиг. 2) выполнен в виде диэлектрической трубки 13, торцы которой закрыты передней заглушкой 14 и задней заглушкой 15, выполненной с отверстиями 16 и 17 для соединительного кабеля и досылочной штанги.

Антенна 4 выполнена в виде двух дисков 18 и 19 различного 1 диаметра, установленных параллельно. Диаметр d, диска 18 выбирается из условия d, (0,1-0,11)d, где d - диаметр шпура, а диаметр d{ диска 19 составляет d-i 3d.,. Расстояние меж- ду дисками 1 0,i)d.

На схеме расположения зонда (фиг.З) обозначены шпур 20, пробуренный в массиве 21 горных пород, зона 22 чувствительности антенны 4, трещины 23 и . Зона 22 чувствительности антенны 4, выполненной в виде двух параллельных дисков различного диаметра, представляет собой усеченный параболоид вращения.

Устройство работает следующим образом.

Зонд 9 плавно продвигают по шпуру 20, пробуренному в горном массиве 21.

От генератора 1 высокой частоты напряжение высокой частоты поступает на вход согласующего усилителя 2, а с его выхода - на колебательный .контур 3. В последнем вырабатываются колебания высокой частоты, которые излучаются антенной 4. В приемной катушке 5 наводится напряжение, которое поступает на усилитель 6, а затем выпрямляется в блоке 7 выпрямления и поступает на вход усилителя 10, величина выходного напряжения которого отображается регистратором 11. При попадании в зону 22 чувствительности трещины 23 (24) изменяется емкость антенны 4, что вызывает изменение напряжения на приемной катушке i, которое отображается на регистраторе 11. Как видно из Ьиг. 3 объем трещины {в зоне чувствительности) практически не зависит от пространственного положения трещины. Чем меньше зона 22 чувствительности, тем большая точность определения величины раскрытия трещин. Чем меньше диаметр диска 18, тем меньше зона 22 чувствительности, однако при диаметре, меньшем 0,Id, возрастает влияние паразитной емкости монтажа на работу устройства. Это обусловлено уменьшением емкости антенны 4, а значит, и уменьшением ее влияния на колебательный контур 3. Уменьшение диска 19 или увеличение расстояния между дисками приводит к увеличению зоны 22 чувствительности. Увеличение диска 19 не дает никакого эффекта. Уменьшение расстояния между дисками приводит к уменьшению зоны чувствительности, однако при этом возрастает постоянная составляющая емкости антенны, а ее изменение в зависимости от изменения диэлектрической проницаемости среды остается прежним, что приводит к понижению помехоустойчивости устройства увеличению влияния паразитной емкости монтажа.

Устройство позволяет повысить точность определения трещиноватости горных пород за счет снижения влияния угла наклона трещин на показания регистратора. Кроме этого, устройство позволяет определить такой параметр трещиноватости как пространственное положение трещины в исследуемом массиве. Для этого необходимо п.ровести три измерения в одном шпуре, поворачивая каждый раз зонд на 120°, а затем по

трем измерениям можно определить пространственное положение трещины.

В результате использования устройства возможно -получить более объективную и большую по объему информацию о трещиноватости горных пород.

Формула изобретения

Устройство для определения трещиноватости горных пород, включающее последовательно соединенные генератор

/5

высокой частоты, согласующий усилитель, колебательный контур и антенну, приемную катушку, последовательно соединенную с усилителем высокой частоты, блоком выпрямления и блоком регистрации, при этом приемная катушка индуктивно связана с колебательным контуром, отличающееся тем, что, что, с целью повышения точности определения, антенна выполнена в виде двух параллельно установленных дисков различного диаметра.

Фиг.1

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение точности определения трещиноватости горных пород. Устройство содержит генератор 1 высокой частоты, согласующий усилитель 2, колебательный контур 3, антенну /А/ 4, приемную катушку 5, усилитель 6 высокой частоты и блок 7 выпрямления, которые конструктивно размещены в измерительном зонде 9. Кроме того, устройство содержит блок 8 регистрации, в который входят усилитель 10, регистратор 11 и блок 12 питания. Особенностью устройства является то, что А 4 выполнена в виде двух параллельных дисков различного диаметра. Зонд 9 перемещают в шпуре, пробуренном в массиве горных пород. От генератора 1 напряжение высокой частоты поступает на вход согласующего усилителя 2 и далее на колебательный контур 3. Высокочастотные колебания излучаются А 4. В приемной катушке 5 наводится напряжение, поступающее на усилитель 6 и блок 7 выпрямления, а затем через усилитель 10 на регистратор 11. При попадании в зону чувствительности А 4 трещины изменяются параметры А 4, что приводит к изменению напряжения на катушке 5. Выполнение А 4 в виде двух параллельных дисков различного дитаметра позволяет сформировать зону чувствительности так, что параметры А 4 зависят только от раскрыва трещины и не зависят от угла ее наклона. Это позволяет получить более точную информацию о трещиноватости массива. 3 ил.

I

20

Л

/

Фие.З