Способ возбуждения упругих волн в угольном пласте Советский патент 1990 года по МПК E21C39/00 

(21)4445227/23-03

(22)20.06.88

(46) 23.04.90.Бкш. № 15

(71)Московский горный институт

(72)В„С.Ямщиков, В.НоДанилов, В.Л.Шкуратник и И.Е.Ватолин

(53)622,02:531 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1195004, кл. Е 21 В 39/00, 1984.

Ямщиков В,С„Методы и средства исследования и контроля горных пород и процессов. - М„: Недра, 1982 с,288„

(54)СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ УПРУГИХ ВОЛН В УГОЛЬНОМ ПЛАСТЕ

(57)Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение надежности способа за счет увеличения интенсивности каналовых волн поляризации Лява Для этого создают в угольном пласте

полость, выходящую в оконтурнваю- щий пласт выработку. Полость выполняют в виде ориентированной перпендикулярно выработке взрывной щели0 Последнюю заполняют плоским зарядом взрывчатого вещества. Параллельно взрывной щели выполняют экранную дель4 Взрывают взрывчатое вещество. Размеры щелей и расстояние между ними определяют из выражений 1, Л5/4 ; Ч V лг/( л ) ; 1, о,27 УЙ;

где 18,1 - соответственно горизонтальный и вертикальный размеры щелей;

Аэ - длина каналовой волны в фазе Эйри для основной рабочей г - MOHHKHJ длина поперечной волны в пласте на частоте фазы Эйри; Ц - рчсстоя -че между центрами п-елей; m - масел заряда взрывчатого вещества. 2 ил

SS

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение надежности способа за счет увеличения интенсивности каналовых волн поляризации Лява. Для этого создают в угольном пласте полость, выходящую в оконтуривающий пласт выработку. Полость выполняют в виде ориентированной перпендикулярно выработке взрывной щели. Последнюю заполняют плоским зарядом взрывчатого вещества. Параллельно взрывной щели выполняют экранную щель. Взрывают взрывчатое вещество. Размеры щелей и расстояние между ними определяют из выражений: L₁=λ_э/4

L₂ = λ_эλ @ /(2√λ_э-λΤ)

L₃ = 0,27√M, где L₁, L₂ - соответственно горизонтальный и вертикальный размеры щелей

λ_э - длина каналовой волны в фазе Эйри для основной рабочей гармоники

λ @ - длина поперечной волны в пласте на частоте фазы Эйри

L₃ - расстояние между центрами щелей

M - масса заряда взрывчатого вещества. 2 ил.

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам возбуждения упругих волн в угольных пластах при реализации сейсмических методов исследования их нарушенноети.

Цель изобретения - повышение надежности способа за счет увеличения интенсивности каналовых воли поляризации Лява.

На фиг. 1 представлена схема расположения взрывной и экранной щелей; на - дисперсионные кривые фазовой и групповой скоростей каналовых волн Лява для конкретных значений параметров пласта и вмещающих пород.

Способ основан на создании в угольном пласте полости, выходящей в оконтуривающую пласт выработку,и взрывание в полости заряда взрывчатого вет щества. Полость выполняют в виде ориентированной перпендикулярно выработке взрывной щели, которую заполняют плоским зарядом взрывчатого вещества. Параллельно взрывной щели выполняют экранную щель. При этом размеры щелей и расстояние между ними определяют из выражений

СП СД

СП

li

V.

1г -Лэ- Лс/(,- А| ), ls - 0,27 тГпГ,

ry.1 -i Ц,, - соответственно горизон- | тальный и вертикальный рязмеры щелей;

А э - длина каналовой волны в фазе Эйри для основной рабочей гармоники;

Ал - длина поперечной волны в пласте на частоте фа- зы Эйри;

I - расстояние между центрами щелей;

m - масса заряда взрывчатого

вещества. Способ осуществляют следующим

рс ЗОМ

В угольном пласте 1 в плоскостиг перпендикулярной стенке 2 выработки, щ.срезают взрывную щель 30 При этом мгнимальная ширина щели 5 мм (мини- малыый критический размер, при котором еще происходит детонация ВВ), а максимальная ширина выбирается исходя из размеров пропила, обеспечиваемого стандартным инструментом, обычно 20 мм. Горизонтальный размер щели выбирают из условия

Ц лэ/4,

а вертикальный - из условия

Ч Аэ - Лс/(2тГлТ-лЈ). Значения Аэ и дополучают из

рассчитанных предварительно дисперсионных кривых фазовой и групповой скорости в зависимости от упругих параметров пласта и вмещающих пород при изменяющемся значении произведения текущей частоты f на половину мощ ности d пласта,,

Параллельно взрывной щели 3 на

3/-

расстоянии Ij 0,27 Vm от нее прорезывается экранная щель 4 таких же размеров9 как и взрывная щель 3.

Во взрывную щель 3 помещают плоский заряд взрывчатого вещества массой т, полностью заполняющий щель 3, Инициируют заряд ВВ во взрывной ще- ли 3„ В результате возникает смещение поверхностей, образующих взрывную щель 3 в направлении OY и 0(-Y). Указанное смещение возбуждает упругие колебания поляризации Лява, распространяющиеся в направлении 0(-X ), При этом экранная щель 4 обеспечивает подавление влияния возбуждающей сипы Е направлении 0(-Y),

Q

5

0 5

0

5

5

0

Пример, Для пласта угля мощностью 2d 1 мм (со скоростью поперечной волны С.Ј 1000 м/с и плотностью 1500 кг/м), находящегося во вмещающих породах со скоростью поперечной волны С 2450 м/с, и плотностью S, 2650 кг/м3 в соответствии с известным алгоритмом рассчитаны дисперсионные кривые фазовых 5 и групповых 6 скоростей каналовых волн поляризации Лява (фиг.2)„ По минимуму кривой 6 групповой скорости определено значение параметра f-d на частоте фазы Эйри f , d 360 Гц-м, а по нему значение Јэ 720 Гц„

Далее определено значение длины поперечной волны Л на частоте fs ; Л 1,4 м«

По кривой 5 фазовой скорости на оси ординат определено отношение фазовой скорости С з волны Лява в фазе Эйри к скорости С поперечной волны: (С э/С t) -.1,48, так как С с 1000 м/с9 то С , 1000 м/с-1,48 1480 м/с0

Затем определено значение длины волны Лява в фазе Эйри: Аэ C3/f 3 1480 м/с / 720 Гц 2,06 м.

С учетом значений А- и Ат рассчи3v

таны размеры щелей

1, - Л5/4 0.52 м;

1г Аэ- Л€/( - AJ) - 0,96 м.

При ширине щели 0,02 ми плотности ВВ 1000 кг/мэ масса заряда взрывчатки (аммонита 6ЖВ), заполняющего щель с указанными размерами 1 и 1г, 10 кг, С учетом этого расстояние между щелями 1Э 0,85 м0

В пласте 1 в направлении, перпендикулярном стенке 2 выработки, прорезана взрывная щели шириной 0,02 м, горизонтальным размером 1, 0,52 м и вертикальным Размером (высотой) 1г - 0,96 м. На расстоянии 1 3 0,85 м прорезана экранная щель 4 (аналогично щели 3)с. Во взрывную щель помещают заряд аммонита 6ЖВ массой 10 кг, инициирование которого приводит к возникновению интенсивной каналовой волны типа Лява„ Причем теоретически и экспериментально установлено, что амплитуда каналов волны поляризации Лява, возбуждаемой при реализации предлагаемого способа, не менее чем в 10 раз превышает амплитуду аналогичной волны, возбуждаемой

сосредоточенным зарядом ВВ той же массы.

Таким образом,предлагаемый способ обеспечивает повышение интенсивности каналовых волн поляризации Лява„

Формула изобретения

Способ возбуждения упругих волн в угольном пласте, основанный на создании в нем полости, выходящей в оконт ривающую пласт выработку, заполнении полости зарядом взрывчатого вещества и взрывании в ней последнего отличающийся тем, что, с целью повышения надежности способа за счет увеличения интенсивности канал овых волн поляризации Лява, полость выполняют в виде ориентированной перпендикулярно выработке взрывной щели последнюю заполняют плоским зарядом взрывчатого вещества, параллельно взрывной щели выполняют экранную щель, при этом размеры щепей и расстояние между ними определяют ич выражений

10

тальный и вертикальный

размеры щелей; Лэ - длина каналовой волны в

фазе Эйри для основной

рабочей гармоники; Ял длина поперечной волны в

пласте ча частоте фазы

Эйри; 1 - расстояние между центра к

щелей; m - масса заряда взрывчатого

вещества,,

Фи&1

т

200 300 (dj Ш 500 j Ct,rn-n Фие. I