Способ прогноза горных ударов Советский патент 1991 года по МПК G01V11/00 E21C39/00 

СП

С

Изобретение относится к физике Земли и может быть использовано для прогноза горных ударов, выбросов газа или угля, обвалов, извержений вулкана, землетрясений. Целью изобретения является повышение надежности и оперативности способа. Для достижения цели осуществляют регистрацию сигналов электромагнитного излучения (ЭМИ) акустической эмиссии (АЭ) и ультразвукового прозвучивания УЗП, а прогноз горных ударов осуществляют по одновременному увеличению отношения суммарной энергии и средней энергии сигналов ЭМИ и АЭ, а также максимальной энергии сигналов УЗП. 3 ил.

Изобретение относится к области физики Земли и может быть использовано для прогноза горных ударов выбросов газа или угля, обвалов, извержений вулкана, землетрясений.

Целью изобретения является повышение надежности и оперативности способа

На фиг, 1-3 представлены закономерности изменения прогностических параметров горных ударов

Суть способа заключается в следующем.

В горном массиве размещают электромагнитные антенны и пьезокерамические датчики на одном и том же его участке так, чтобы получить информацию об одном и том же объеме горного массива, регистрируют электромагнитные сигналы (ЭМИ) и акустические сигналы (АЭ) измеряют среднюю энергию каждого сигнала ЭМИ и A3, за

фиксированные временные интервалы Д1,вы6ранные в соответствии с зависимостью

дт

At

К

При этом ДТ- длительность аномальных изменений измеряемых параметров, определяемая на основании априорных данных для конкретного типа месторождений К - временной коэффициент дискретности измерений, определяемый исходя из следующих соотношений

О

s|

о о ся

К

ДТ

ДТ,

где ДТмин . ДТмакс соответственно минимальная и максимальная длительности аномалии,

п - количество измерений, необходимое для уверенной регистрации аномалии

Для условий Кольского полуострова установлено, что коэффициент К изменяется от 2 до 10.

Далее определяют суммарную энергию сигналов 2 Еэми и 2 Едэ измеряют число сигналов ЭМИ и АЭ 2 Еэми и 2 Едэ,определяют среднюю энергию сигналов в каждом фиксированном интервале времени (Еср.эми, Еср.дэ), путем деления 2 Еэми на 2 Ыэми, и 2 Едэ на 2 МАЭ, определяют отношение суммарной энергии сигналов ЭМИ и АЭ (параметр А), одновременно определяют параметр Б - отношение средней энергии сигналов ЭМИ и АЭ, т.е. совместно используют связь электромагнитного и акустического полей, которые определяют развитие процесса трещинообразования. Кроме того, за изменением эффективной плотности контролируемой области судят по прохождению ультразвуковых сигналов, применяя способ УЗП, и измеряют величину максимальной энергии в энергетическом спектре ультразвуковых сигналов прозвучивания Емакс УЗП - параметр В.

При приложении механического напряжения к массиву горных пород параметры 2Еэми,2Едэ, 2(Мэми,2МАЭ, Еср.эми и Еср.дэ изменяются,

При слабых, не критических изменениях напряженно-деформированного состояния (НДС) первые четыре величины изменяются синхронно и в связи с этим их отношение почти не изменяется. Однако при достижении определенных нагрузок (разных в зависимости от механоэлектриче- ского состояния массива) их соотношение начинает изменяться, причем аномально увеличивается отношение энерговыделения сигналов ЭМИ к энерговыделению сигналов АЭ. Одновременно начинает необратимо расти величина максимальной энергии в энергетическом спектре ультразвуковых сигналов прозвучивания

Емакс узп, которая до этого момента увеличивалась за счет хаотического трещинообразования в массиве.

Таким образом, по совокупности трех параметров А,Б,В решается задача краткосрочного прогноза горного удара в массиве горных пород.

Формула изобретения Способ прогноза горных ударов, включающий регистрацию сигналов электромагнитного излучения (ЭМИ), акустической эмиссии (АЭ) и ультразвукового прозвучивания (УЗП) и суждение об изменении напря- женно-деформированного Состояния по их совокупности, отличающийся тем, что с целью одновременного повышения надежности и оперативности способа, регистрацию сигналов ЭМИ, АЭ и УЗП проводят на одном и том же участке горного массива во временные интервалы At, выбранные в соответствии с зависимостью

ЛТ

At

К

где ЛТ- длительность аномальных изменений измеряемых параметров;

К - временной коэффициент дискретности измерений, дополнительно измеряют суммарное количество сигналов ЭМИ 2 ЫЭМи и АЭ 2 Ыдэ за эти интервалы, измеряют среднюю и суммарную энергию сигналов ЭМИ Еср.ЭМИ и АЭ, ЕСр АЭ, определяют отношение суммарной энергии сигналов ЭМИ и АЭ, определяют отношение средней энергии сигналов ЭМИ и АЭ,измеряют величину максимальной энергии в энергетическом спектре ультразвуковых сигналов прозвучивания ЕуЭп и по одновременному увеличению отношения

суммарной энергии и средней энергии сигналов ЭМИ и АЭ, а также максимальной энергии сигналов УЗП делают заключение о подготовке горного удара.

- -

Е

тах сл-ед

t,vac

t, vac Фиг.1

t,4QC