Способ определения распределения напряжений в массиве горных пород Советский патент 1991 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для оценки напряженного состояния масства горных выработок

Цель изобретенияповышение точности определения

На (риг 1 представлена амплипдно частотная характеристика (АЧХ) сигнала, поименная при его импульсном возбуждении, на фиг 2графики изменения резонансной частоты fi и изменения горного давления Р в краевой части мае сива пород

Сгиноб осуществляют следующим обра зом

В очистном или подготовительном за- бое выбирают место бурения скважины На р,:1сетоянии 2- 5 м от нее у стана в ливают сет моприемник Сейсмоприемник

закрепляют на порода кровли, ось макси мальнои ею чувствительности направ гяют по норма ш к напластованию и подклю чают к per иетрир укнцемх устройству, которое обеспечивает nonyMtnne АЧХ ч. tu ческого сигнала в диапазоне частот 40 10000 Гц Либо устройство регистрации сейсмоак стического сигнала на маг нитный носитель с иоследчющим ею анагизом на дневной поверхности, например, i. испо гг зованием быстрого преобразования

О5 N3 4

С5 СО

1

Фурье на ЭВМ. Предварительно осуществляют импульсное возбуждение акустических сигналов ударами по породам кровли вблизи точки предлагаемого бурения скважины и определяют их АЧХ. По амплитудно- частотной характеристике устанавливают собственные резонансные частоты каждого отдельного слоя горных пород, расположенного в кровле угольного пласта и имеющего достаточно высокую добротность. Дли установления связи резонансной частоты с определенным слоем горных пород дополнительно привлекают данные о строе- н MI yiдевметающих пород и результатов reo.miической разведки.

На приведенной на фтп. 1 спектрограмме такой частотой является |р 720 Гц. Эта резонансная частота обусловлена слоем пес- чанников, расположенным в кровле угольного пласта. В заданной точке осуществляют бурение скважины и одновременно непрерывно регистрируют сейемоакустичес- кий cm нал Всю скважину разбивают на отдельные интервалы, в пределах которых определяют значение резонансной частоты, обусловленной выбранным слоем горных пород. Величина интервала зависит от требуемой детальности изучения характера распределения напряжений в утдевмешаю- щем массиве, но она не должна превышать 1/4 расстояния до первого максимума опорного давления. Обычно величину интервала выбирают равным 0,2 -0,5 м. Положение первого максимума опорного давления определяют либо аналитическим способом, либо опытным путем, например, используя предлагаемый способ. Для этого по одной двум скважинам осуществляют исследование распределения напряжений с величиной интервалов, например, 0,2 м. Ис- ючником сейсмоакустического сигнала может быть разрушение портод буровой коронкой в процессе бурения скважины или импульсное возбуждение ударами по забою скважины (через буровую штангу) в конце бурения каждого интервала. При использовании в качестве источника сигнала процесса бурения скважины его регистрацию осуществляют непрерывно на протяжении

бурении и в пределах выбранных интервалов определяют АЧХ сигнала. При импульсном ударном способе возбуждения сейсмоакустического сигнала в конце каждого интервала бурение останавливают, наносят серию ударов по торцу штанги, анализируют и определяют среднюю АЧХ. Анализу подвергают участок спектра, который расположен в р айоне выбранной резонансной частоты Ь. Исследования пока0 залп, что ширина полосы должна быть ±0,2 Ь.

По результатам измерений резонансной частоты на каждом интервале скважины строят график ее изменения с глубиной

5 (фит. 2).

Глубина, на которой регистрирую максимальное значение резонансной частоты, соответствует положению максимума опорного давления.

Данный способ позволяет повысить

0 точность определения распределения напряжений в массиве за счет его слоистого строения и влияния каждого слоя на получаемую амплитудно-частотную характеристику сигнала.

5

Формула изобретения

1.Способ определения распределения напряжений в массиве горных пород, включающий возбуждение сейсмоакустических

Q сигналов в массиве путем бурения скважины, их регистрацию, определение амплитудно-частотной характеристики и выделение резонансной частоты, по изменению которой определяют распределение напряжений в массиве горных пород, отличающийся

5 тем, чго, с целью повышения точности определения, предварительно устанавливают собственные резонансные частоты каждого отдельного слоя горных пород, бурение скважины осуществляют гюинтервально, и по изменению собственных резонансных частот определяют распределение напряжений в каждом слое.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем. что размеры интервалов бурения не превышают 1/4 расстояния до первого максимума опорного давления.

0

40720 Ги,

Изобретение относится к горному дел Цель - повышение точности опре деления Предварительно в массиве горных пород (ГП| возбуждают импульсные акустические сигналы, принимают их и опре дел я ют амп um дно-частотные характерной ки (АЧХ) данных сигналов По ЛЧ.Х опре дедяюг собственные резонансные частоты кажюю слоя в Затем на данном участке бхрят ква/кину В процессе бурения pet не грир ют сейемоаку с гические сшналы и анализируют их АЧХ в диапазоне ,2f Положение забоя скважины, при котором собственная резонансная частота слоя юстигает максимума, соответствует положен-ш максимума зоны опорною дав гения в ынном слое Бурение скважины ос шесгвчяют поинтерва 1ьно при величине интервала не бо iee 1 4 рас стояния до первою максимума опорною аав- ления 1 з n ф- ш, 2 и т SS /)

ttl ZM 628 966 «980 5800 Гц

qbt/.f

А1

р

зтя